Meteorito primitivo acerca a los científicos a la comprensión de la evolución solar

Image of the solar protoplanetary nebula. The image on the left is the structure of crystalline silica, and on the right is an electron micrograph of the amoeboid olivine aggregate the research team found in the primitive meteorite, Yamato-793261. (©NASA/JPL-Caltech)

Un equipo de investigadores de la Universidad de Waseda, la Universidad de Posgrado de Estudios Avanzados, la Universidad de Hawai en Manoa, la Universidad de Harvard y el Instituto Nacional de Investigación Polar descubrieron cuarzo mineral de sílice (SiO2) en un meteorito primitivo, convirtiéndose en el primero en el mundo en presentar evidencia directa de condensación de sílice dentro del disco protoplanetario solar, acercándose un paso más para comprender la formación y evolución solar. 

Aunque las observaciones espectroscópicas infrarrojas previas han sugerido la existencia de sílice en estrellas T Tauri jóvenes y recién formadas, así como en estrellas asintóticas de rama gigante (AGB) en su última fase de vida, no se han encontrado evidencias de condensación gas-sólido de sílice en meteoritos primitivos de las primeras etapas de nuestro sistema solar. 

En este estudio, los científicos investigaron el meteorito primitivo Yamato-793261 (Y-793261), una condrita carbonácea recogida de un campo de hielo cerca de las montañas Yamato durante la 20ª Expedición de Investigación Antártica de Japón en 1979. 

"El grado de cristalinidad de la materia orgánica en Y-793261 muestra que no sufrió metamorfismo térmico", explica Timothy Jay Fagan, profesor de geoquímica en la Universidad de Waseda. "Esto confirma que Y-793261 conserva minerales y texturas de su origen nebular, lo que nos proporciona registros del sistema solar primitivo". 

Meteorito primitivo Y-793261

Un componente principal de las condritas incluye las inclusiones refractarias, que se formaron a altas temperaturas y son los sólidos más antiguos del sistema solar fechados. Las inclusiones refractarias se pueden subdividir en inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI) y agregados de olivino ameboides (AOA). El equipo de investigación encontró un AOA en Y-793261 que contiene minerales AOA típicos y minerales ultrarefractivos (muy alta temperatura) que contienen escandio y zirconio junto con el cuarzo (que se forma a una temperatura comparativamente más baja). "Tal variedad en minerales implica que el AOA se condensó de gas nebular a sólido en un amplio rango de temperatura de aproximadamente 1500 - 900 ° C", señala el profesor Fagan. "Este agregado es el primero de este tipo que se encuentra en nuestro sistema solar". 

También encontraron que el cuarzo en el AOA tiene una composición isotópica de oxígeno cercana a la del Sol. Esta composición isotópica es típica de las inclusiones refractarias en general, lo que indica que las inclusiones refractarias se formaron cerca del protosol (aproximadamente 0.1 AU, o 1/10 de la distancia de la Tierra al Sol). El hecho de que el cuarzo en el Y-793261 comparta esta composición isotópica indica que el cuarzo se formó en el mismo entorno en la nebulosa solar. Sin embargo, la condensación de sílice del gas de la nebulosa solar es hipotéticamente imposible si los minerales y el gas permanecen en equilibrio durante la condensación. Este hallazgo sirve como evidencia de que el AOA se formó a partir de un gas de enfriamiento rápido. A medida que los minerales pobres en sílice se condensaban del gas, el gas cambiaba de composición, volviéndose más rico en sílice, hasta que el cuarzo se estabilizaba y se cristalizaba. 

El profesor Fagan dice que el origen de Y-793261 es muy probablemente un objeto astronómico cerca de 162173 Ryugu (comúnmente conocido como Ryugu), un asteroide llamado así por el palacio de un dragón de un antiguo cuento popular japonés. Actualmente investigado por la nave espacial japonesa Hayabusa 2, Ryugu puede compartir las mismas propiedades que Y-793261 y potencialmente proporcionar más registros en el sistema solar primitivo. "Al combinar la investigación en curso sobre los meteoritos con los nuevos resultados de Ryugu, esperamos comprender mejor los eventos térmicos y las transferencias de masa que ocurrieron durante las etapas iniciales de nuestro sistema solar". 

Publicación: Mutsumi Komatsu, et al., "Primera evidencia de condensación de sílice dentro del disco protoplanetario solar", PNAS, 2018; doi: 10.1073 / pnas.1722265115

Fuente: Waseda University